JP2003248250A

JP2003248250A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003248250A
Application number: JP2002352755A
Authority: JP
Inventors: Norio Nihei; 則夫二瓶; Mitsuharu Takagi; 光治高木; Kazuya Murata; 和也村田; Manabu Yakushiji; 薬師寺　　学; So Kitano; 北野　　創; Yoshitomo Masuda; 善友増田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP4233856B2

Abstract

(57)【要約】【課題】乾式で応答速度が速く、単純かつ安価な構成
で、安定性に優れた画像表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも一方が透明な２枚の基板１，
２の間に、色および帯電特性の異なる２種類の粒子５，
６を封入し、基板上に設けた電極３，４からなる電極対
から粒子５，６に表示画像に応じて電界を与えることに
より、クーロン力などによって粒子５，６を飛翔移動さ
せて画像を表示する画像表示板２１を具備した画像表示
装置であって、周波数が掃引された交番電圧を発生する
交番電圧発生手段２３を有し、画像表示板２１に画像を
表示する合間に、電極対間に交番電圧発生手段２３から
の交番電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
ＰＤＡ、携帯電話等のモバイル機器、電子ブック、電子
新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示
板、電卓、家電製品、自動車用品等に用いる画像表示装
置、より詳しくはクーロン力を利用した粒子の飛翔移動
により画像を繰り返し表示、消去できる画像表示板を具
備する画像表示装置に関するものである。

【０００２】従来より、液晶（ＬＣＤ）に代わる画像表
示装置として、電気泳動方式、エレクトロクロミック方
式、サーマル方式、２色粒子回転方式などの技術を用い
た画像表示装置が提案されている。

【０００３】これら従来の技術は、ＬＣＤに比べて、通
常の印刷物に近い広い視野角が得られる、消費電力が小
さい、メモリ機能を有している等のメリットから、次世
代の安価な画像表示装置に使用できる技術として考えら
れ、携帯端末用画像表示、電子ペーパー等への展開が期
待されている。特に最近では、分散粒子と着色溶液から
なる分散液をマイクロカプセル化し、これを対向する電
極間に配置する電気泳動方式が提案され、期待が寄せら
れている。（例えば、非特許文献１参照）。

【０００４】

【非特許文献１】趙国来、外３名、“新しいトナーデ
ィスプレイデバイス（Ｉ）”、１９９９年７月２１日、
日本画像学会年次大会（通算８３回）“Japan Hardcop
y’99”、p.249-252

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気泳
動方式では、液中を粒子が泳動するために液の粘性抵抗
により応答速度が遅いという問題がある。更に、低比重
の溶液中に酸化チタン等の高比重の粒子を分散させてい
るために沈降し易く、分散状態の安定維持が難しく、画
像繰り返し安定性に欠けるという問題を抱えている。マ
イクロカプセル化にしても、セルサイズをマイクロカプ
セルレベルにし、見かけ上、上述した欠点が現れにくく
しているだけであって、本質的な問題は何ら解決されて
いない。

【０００６】一方、溶液中での挙動を利用した電気泳動
方式に対し、溶液を使わず、導電性粒子と電荷輸送層を
基板の一部に組み入れた方式も提案されている。しか
し、電荷輸送層、更には電荷発生層を配置するために構
造が複雑になると共に、導電性粒子に電荷を一定に注入
することは難しく、安定性に欠けるという問題もある。

【０００７】したがって、かかる点に鑑みてなされた本
発明の目的は、乾式で応答速度が速く、単純かつ安価な
構成で、安定性に優れた画像表示装置を提供しようとす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、少なくとも一方が透明な２枚の基板の間に、色およ
び帯電特性の異なる２種類の粒子を封入し、基板上に設
けた電極からなる電極対から上記粒子に表示画像に応じ
て電界を与えることにより、粒子を飛翔移動させて画像
を表示する画像表示板を具備した画像表示装置であっ
て、周波数が掃引された交番電圧を発生する交番電圧発
生手段を有し、上記画像表示板に画像を表示する合間
に、上記電極対間に上記交番電圧発生手段からの交番電
圧を印加するよう構成したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】本発明の画像表示装置によると、画像表示
の駆動の合間に電極対間に交番電圧が印加されること
で、粒子は電極対間で振動運動し、これにより各電極に
貼り付いた粒子が引き剥がされ、その結果、表示を多数
回繰り返しても、表示面に粒子が貼り付いた状態が発生
せず、表示の色むらの発生が効果的に抑制される。

【００１０】この交番電圧は、周波数の掃引範囲が１０
Ｈｚ〜１００ＫＨｚの範囲内にあり、振幅は１Ｖ〜５０
０Ｖとすることが、表示面から粒子を確実に剥離する点
で好ましい。

【００１１】また、粒子の平均粒径は０．１μｍ〜５０
μｍであることが、電極対への電圧を反転したときの粒
子の応答性および電極対への電圧の印加を解除したとき
の表示画像のメモリ特性の点で好ましく、また、粒子の
表面電荷密度は絶対値で５〜１５０μＣ／ｍ^２であるこ
とが、同様に応答性およびメモリ特性の点で好ましい。
さらに、粒子は、その表面と１ｍｍの間隔をもって配置
されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を印加してコロナ
放電を発生させて表面を帯電させた場合に、０．３秒後
における表面電位の最大値が３００Ｖより大きい粒子で
あることが、電荷減衰性の点で好ましい。さらにまた、
２種類の粒子の色は白色および黒色であることが、モノ
クロの画像を表示する点で好ましい。

【００１２】さらに、画像表示板は、隔壁により互いに
隔離された１つ以上の表示素子を有することが、基板平
行方向の余分な粒子移動を阻止し、耐久繰り返し性、メ
モリ保持性を介助し、かつ基板間の間隔を均一にして画
像表示板の強度を上げる点で好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の
画像表示装置を構成する画像表示板の表示素子の一例の
構成と、その表示駆動原理とを示す図である。図１
（ａ）〜（ｃ）において、１は透明基板、２は対向基
板、３は表示電極（透明電極）、４は対向電極、５は負
帯電性粒子、６は正帯電性粒子、７は隔壁を示してい
る。

【００１４】図１（ａ）は対向する基板（透明基板１と
対向基板２）の間に負帯電性粒子５および正帯電性粒子
６を配置した状態を示す。この状態のものに、表示電極
３側が低電位、対向電極４側が高電位となるように電圧
を印加すると、図１（ｂ）に示すように、クーロン力に
よって、正帯電性粒子６は表示電極３側に飛翔移動し、
負帯電性粒子５は対向電極４側に飛翔移動する。この場
合、透明基板１側から見る表示面は正帯電性粒子６の色
に見える。

【００１５】次に、電源を切り換えて、表示電極３側が
高電位、対向電極４側が低電位となるように電圧を印加
すると、図１（ｃ）に示すように、クーロン力によっ
て、負帯電性粒子５は表示電極３側に飛翔移動し、正帯
電性粒子６は対向電極４側に飛翔移動する。この場合、
透明基板１側から見る表示面は負帯電性粒子６の色に見
える。

【００１６】図１（ｂ）と図１（ｃ）との間は、電源を
反転するだけで繰り返し表示することができ、このよう
に電源を反転することで可逆的に色を変化させることが
できる。

【００１７】なお、粒子の色は随意に選定することがで
き、例えば、負帯電性粒子５を白色とし、正帯電性粒子
６を黒色とすることにより、あるいはそれとは逆に負帯
電性粒子５を黒色とし、正帯電性粒子６を白色とするこ
とにより、白色と黒色との間の可逆表示とすることがで
きる。

【００１８】このように、本発明で用いる表示素子で
は、各帯電性粒子が気体中を飛翔するので、画像表示の
応答速度が速く、応答速度を１ｍｓｅｃ以下にすること
ができる。また、液晶表示素子における配向膜や偏光板
等が不要であることから、構造が単純で、低コストかつ
大画面が可能である。また、温度変化に対しても安定
で、低温から高温まで使用可能である。さらに、視野角
がなく、高反射率で明るいところでも見易く、低消費電
力である。しかも、一度電圧を印加して表示を行なった
後は、電圧を切っても各粒子は鏡像力により電極に貼り
付いた状態となるので、表示画像が長期に保持され、良
好なメモリ特性が得られる利点がある。

【００１９】次に、上記表示素子の構成要素について更
に詳細に説明する。

【００２０】透明基板１は、装置外側から粒子の色が確
認できるように、可視光の透過率が高くかつ耐熱性の良
い材料が好適である。また、対向基板２は透明または不
透明な材料で形成する。これら透明基板１および対向基
板２は、用途に応じて、例えば電子ペーパー等の用途に
は可撓性のある材料が好適であり、携帯電話、ＰＤＡ、
ノートパソコン類の携帯機器の表示装置等の用途には可
撓性のない材料が好適である。このような透明基板１お
よび対向基板２の材料としては、例えばポリエチレンテ
レフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、ポリイミド、アクリル等のポリ
マーシートや、ガラス、石英等の無機シートを用いるこ
とができる。

【００２１】また、透明基板１及び対向基板２の厚み
は、薄すぎると強度、基板間の間隔均一性を保ちにくく
なり、厚すぎると表示機能としての鮮明さ、コントラス
トの低下が発生し、特に、電子ペーパー用途の場合には
可撓性に欠けることから、２μｍ〜５０００μｍが好ま
しく、特に５μｍ〜１０００μｍが好適である。

【００２２】表示電極３は、透明かつパターン形成可能
な導電材料で透明基板１上に形成する。例えば、ＩＴ
Ｏ、導電性酸化スズ、導電性酸化亜鉛等の透明導電金属
酸化物を用い、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ
法、塗布法等で薄膜状に形成したり、あるいは導電剤を
溶媒あるいは合成樹脂バインダーに混合して塗布して形
成する。

【００２３】導電剤としては、ベンジルトリメチルアン
モニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムパーク
ロレート等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレンス
ルホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のアニオン性高分子電
解質や導電性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム微
粉末等を用いることができる。なお、電極厚みは、導電
性が確保でき光透過性に支障がなければどのような厚さ
でも良いが、３ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ
〜４００ｎｍが好適である。

【００２４】対向基板４は、上記の表示電極３と同様の
透明電極材料、あるいはアルミニウム、銀、ニッケル、
銅、金等の非透明電極材料を用い、表示電極３の形成方
法と同様の形成方法で対向電極２上に形成する。

【００２５】なお、各電極には、帯電した粒子の電荷が
逃げないように、絶縁性のコート層を形成することが好
ましい。コート層は、負帯電性粒子に対しては正帯電性
の樹脂を、正帯電性粒子に対しては負帯電性の樹脂を用
いると、粒子の電荷が逃げ難いので特に好ましい。

【００２６】負帯電性粒子５および正帯電性粒子６を構
成する粒子は、負または正帯電性の着色粒子で、クーロ
ン力により飛翔移動するものであればいずれでも良い
が、特に、球形で比重の小さい粒子が好適である。粒子
の平均粒径は０．１μｍ〜５０μｍが好ましく、特に１
μｍ〜３０μｍが好ましい。粒径がこの範囲より小さい
と、粒子の電荷密度が大きすぎて電極や基板への鏡像力
が強すぎ、メモリ性はよいが、電界を反転した場合の応
答性が悪くなる。反対に粒径がこの範囲より大きいと、
応答性は良いが、メモリ性が悪くなる。

【００２７】粒子を負または正に帯電させる方法は、特
に限定されないが、コロナ放電法、電極注入法、摩擦法
等の粒子を帯電する公知の方法を用いることができる。
粒子の表面電荷密度は絶対値で５〜１００μＣ／ｍ^２の
範囲が好ましい。表面電荷密度がこの範囲より小さい
と、電界の変化に対する応答速度が遅くなり、メモリ性
も低くなる。また、表面電荷密度がこの範囲より大きい
と、電極や基板への鏡像力が強すぎ、メモリ性はよい
が、電界を反転した場合の応答性が悪くなる。

【００２８】本発明において用いた、表面電荷密度を求
めるのに必要な、帯電量の測定および粒子比重の測定は
以下によって行った。表面電荷密度は、帯電量および比
重に基づき算出した。＜ブローオフ測定原理及び方法＞ブローオフ法において
は、両端に網を張った円筒容器中に粉体とキャリヤの混
合体を入れ、一端から高圧ガスを吹き込んで粉体とキャ
リヤとを分離し、網の目開きから粉体のみをブローオフ
(吹き飛ばし)する。この時、粉体が容器外に持ち去った
帯電量と等量で逆の帯電量がキャリヤに残る。そして、
この電荷による電束の全てはファラデーケージで集めら
れ、この分だけコンデンサーは充電される。そこでコン
デンサー両端の電位を測定することにより粉体の電荷量
Qは、 Q=CV （C:コンデンサー容量、V:コンデンサー両端の電圧）として求められる。ブローオフ粉体帯電量測定装置とし
ては東芝ケミカル社製のTB-200を用いた。本発明ではキ
ャリヤとして正帯電性・負帯電性の２種類のものを用
い、それぞれの場合の単位面積あたり電荷密度（単位：
μC/m²）を測定した。すなわち、正帯電性キャリヤ(相
手を正に帯電させ自らは負になりやすいキャリヤ)とし
てはパウダーテック社製のF963-2535を、負帯電性キャ
リヤ(相手を負に帯電させ自らは正に帯電しやすいキャ
リヤ)としてはパウダーテック社製のF921-2535を用い
た。＜粒子比重測定方法＞粒子比重は、株式会社島津製作所
製比重計、マルチボリウム密度計H1305にて測定した。

【００２９】粒子はその帯電電荷を保持する必要がある
ので、体積固有抵抗で、１×１０^１ ^０Ω・ｃｍ以上の絶
縁性粒子が好ましく、特に１×１０^１２Ω・ｃｍ以上の
絶縁性粒子が好ましい。また、以下に述べる方法で評価
した電荷減衰性の遅い粒子が更に好ましい。

【００３０】すなわち、粒子を、別途、プレス、加熱溶
融、キャスト等により、厚み５μｍ〜１００μｍのフィ
ルム状にする。そして、そのフィルム表面と１ｍｍの間
隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を
印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させ、その
表面電位の変化を測定し判定する。この場合、０．３秒
後における表面電位の最大値が３００Ｖより大きく、好
ましくは４００Ｖより大きくなるように、粒子構成材料
を選択、作成することが肝要である。

【００３１】なお、上記表面電位の測定は、例えば図２
に示した装置（ＱＥＡ社製ＣＲＴ２０００）を用いて行
うことができる。すなわち、ローラ１１の表面に前述し
たフィルムを保持して、ローラ１１のシャフト１２の両
端部をチャック１３ａ，１３ｂにて支持し、小型のスコ
ロトロン放電器１５と表面電位計１６とを所定間隔離し
て併設した計測ユニット１７を上記フィルムの表面と１
ｍｍの間隔を持って対向配置して、上記フィルムを静止
した状態のまま、計測ユニット１７をフィルムの一端か
ら他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷
を与えつつその表面電位を測定する。なお、測定環境は
温度２５±３℃、湿度５５±５ＲＨ％とする。

【００３２】粒子は帯電性能等が満たされれば、いずれ
の材料から構成されても良い。例えば、樹脂、荷電制御
剤、着色剤、無機添加剤等から、あるいは、着色剤単独
等で形成することができる。

【００３３】樹脂の例としては、ウレタン樹脂、ウレア
樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルウレ
タン樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリル
ウレタンフッ素樹脂、アクリルフッ素樹脂、シリコーン
樹脂、アクリルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリス
チレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリオレフィン樹
脂、ブチラール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミ
ド樹脂等が挙げられ、２種以上混合することもできる。
特に、基板との付着力を制御する観点から、アクリルウ
レタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルフッ素
樹脂、アクリルウレタンシリコーン樹脂、アクリルウレ
タンフッ素樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂が好適で
ある。

【００３４】荷電制御剤としては、特に制限はないが、
負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属錯体、
含金属アゾ染料、含金属（金属イオンや金属原子を含
む）の油溶性染料、４級アンモニウム塩系化合物、カリ
ックスアレン化合物、含ホウ素化合物（ベンジル酸ホウ
素錯体）、ニトロイミダゾール誘導体等が挙げられる。

【００３５】正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシ
ン染料、トリフェニルメタン系化合物、４級アンモニウ
ム塩系化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等
が挙げられる。

【００３６】その他、超微粒子シリカ、超微粒子酸化チ
タン、超微粒子アルミナ等の金属酸化物、ピリジン等の
含窒素環状化合物およびその誘導体や塩、各種有機顔
料、フッ素、塩素、窒素等を含んだ樹脂等も荷電制御剤
として用いることもできる。

【００３７】着色剤としては、以下に例示するような、
有機または無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能で
ある。

【００３８】黒色顔料としては、カーボンブラック、酸
化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等が
ある。

【００３９】黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミ
ウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロ
ー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフ
トールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー
１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧ
Ｒ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮ
ＣＧ、タートラジンレーキ等がある。

【００４０】橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデン
オレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオ
レンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアント
オレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブ
リリアントオレンジＧＫ等がある。

【００４１】赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウム
レッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレ
ッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッ
チングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリ
アントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレー
キＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ等
がある。

【００４２】紫色顔料としては、マンガン紫、ファスト
バイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等がある。

【００４３】青色顔料としては、紺青、コバルトブル
ー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、
フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、
フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファストスカイブ
ルー、インダスレンブルーＢＣ等がある。

【００４４】緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化
クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレ
ーキ、ファイナルイエローグリーンＧ等がある。

【００４５】白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、
アンチモン白、硫化亜鉛等がある。

【００４６】体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリ
ウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、ア
ルミナホワイト等がある。

【００４７】また、塩基性、酸性、分散、直接染料等の
各種染料として、ニグロシン、メチレンブルー、ローズ
ベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等
がある。

【００４８】これらの着色剤は、単独或いは複数組み合
わせて用いることができる。特に黒色着色剤としてカー
ボンブラックが、白色着色剤として酸化チタンが好まし
い。

【００４９】粒子の製造方法については特に限定されな
いが、例えば、電子写真のトナーを製造する場合に準じ
た粉砕法および重合法を使用することができる。また、
無機または有機顔料の粉体の表面に樹脂や荷電制御剤等
をコートする方法も適用することができる。

【００５０】上記の負帯電性粒子５および正帯電性粒子
６を含む粒子の充填量は、透明基板１および対向基板２
間の空間体積に対して体積占有率で、１０％〜８０％、
好ましく２０％〜７０％を占める体積になるように充填
する。

【００５１】隔壁７は、各表示素子の平行する２方向に
設けることもできるが、好ましくは各表示素子の四周に
設ける。このような隔壁７を設けることにより、基板平
行方向の余分な粒子移動を阻止し、耐久繰り返し性、メ
モリ保持性を介助することができると共に、基板間の間
隔を均一にでき、かつ基板を補強して画像表示板の強度
を上げることができる。

【００５２】この隔壁７の形成方法としては、特に限定
されないが、例えば、スクリーン版を用いて所定の位置
にペーストを重ね塗りするスクリーン印刷法や、基板上
に所望の厚さの隔壁材をベタ塗りし、隔壁として残した
い部分のみレジストパターンを隔壁材上に被覆した後、
ブラスト材を噴射して隔壁部以外の隔壁材を切削除去す
るサンドブラスト法や、基板上に感光性樹脂を用いてレ
ジストパターンを形成し、レジスト凹部へペーストを埋
め込んだ後レジストを除去するリフトオフ法（アディテ
ィブ法）や、基板上に隔壁材料を含有した感光性樹脂組
成物を塗布し、露光・現像により所望のパターンを得る
感光性ペースト法や、基板上に隔壁材料を含有するペー
ストを塗布した後、凹凸を有する金型等を圧着・加圧成
形して隔壁を形成する鋳型成形法等、種々の方法が採用
される。さらに、鋳型成形法を応用し、鋳型として感光
性樹脂組成物により設けたレリーフパターンを使用す
る、レリーフ型押し法も採用することもできる。

【００５３】隔壁７は、透明基板と対向基板との間を粒
子が飛翔移動でき、コントラストを維持できるように、
通常１０μｍ〜５０００μｍ、好ましくは３０μｍ〜５
００μｍの高さとする。

【００５４】本発明の画像表示装置に用いる画像表示板
は、上記の表示素子をマトリックス状に複数配置して複
数の画素を形成する。ここで、画像表示板の一画素は、
白黒表示の場合は一つの表示素子を一画素とし、白黒以
外の任意の色表示の場合は、粒子の色の組み合わせを適
宜選択して同様に一つの表示素子を一画素として構成す
る。また、フルカラー表示の場合は、３種の表示素子、
例えば、Ｒ（赤色）の粒子と黒色の粒子、Ｇ（緑色）の
粒子と黒色の粒子、およびＢ（青色）の粒子と黒色の粒
子とを持つ３種の表示素子により一画素を構成するよう
にする。

【００５５】このようにして、入力画像データに応じ
て、ドライブ回路により画像表示板の順次の表示素子を
走査しながら、各表示素子への電圧の印加を制御して、
すなわち各表示素子に対して図１（ｂ）および（ｃ）に
示したように、一方の電極に高電位を付与し、他方の電
極に低電位を付与したり、それとは逆に、一方の電極に
低電位を付与し、他方の電極に高電位を付与したりし
て、画像を表示する。

【００５６】ところで、本発明者らによる実験検討によ
ると、上述したように図１（ｂ）と（ｃ）との間を多数
回繰り返して画像表示を行なうと、表示面に一部の粒子
が貼り付いた状態となって、色むらが発生する場合があ
ることが判明した。特に、表示素子の表示面が大きい場
合には、この現象が起こり易い。

【００５７】そこで、本発明の一実施の形態では、図３
に概略構成のブロック図を示すように、図１に示した表
示素子１を有する画像表示板２１のドライブ回路２２
に、周波数が掃引された交番電圧を発生する交番電圧発
生回路２３を接続し、これらドライブ回路２２および交
番電圧発生回路２３を制御回路２４により制御して、入
力画像データに応じたドライブ回路２２による画像表示
板２１の表示駆動の合間に、交番電圧発生回路２３を駆
動してその交番電圧をドライブ回路２２を介して画像表
示板２１の各表示素子の電極間に印加する。

【００５８】なお、交番電圧は、例えば、画像表示の垂
直ブランキング期間に全ての表示素子に同時に印加した
り、表示面を複数の領域に分割し、同一領域内の表示素
子に対しては同一の垂直ブランキング期間に同時に印加
するようにして、順次の垂直ブランキング期間に領域単
位で順次に印加したり、あるいは１表示素子毎に任意の
タイミングで順次に印加したり、任意の方法で印加す
る。

【００５９】このように、各表示素子１に交番電圧を印
加すると、その表示素子１内の粒子は、電極間、特に電
極近傍で振動運動する。この振動運動は、粒子の振動周
波数と電極系の固有振動数とが共振する周波数で最も激
しくなり、電極に貼り付いた粒子を引き剥がす剥離効果
が最大となるが、上記固有振動数は振動系およびその状
態によって変わるので、予め設定した一定の周波数の交
番電圧を印加しても効果は小さい。そこで、好ましくは
電極系の固有振動数を含むように、低い周波数と高い周
波数との間で交番電圧の周波数を掃引すれば、極めて大
きな剥離効果を得ることができる。

【００６０】なお、交番電圧の波形は、正弦波、矩形
波、三角波、鋸歯波等、いずれでも良い。また、交番電
圧の周波数の掃引範囲は、例えば１０Ｈｚ〜１００ＫＨ
ｚの範囲内で、好ましくは上述したように電極系の固有
振動数を含む範囲に設定し、交番電圧の振幅は、周波数
の掃引と相俟って十分な剥離効果が得られるよう、例え
ば１Ｖ〜５００Ｖとする。

【００６１】このように、本実施の形態による画像表示
装置では、画像表示板２１を画像データに応じて表示駆
動する合間に、画像表示板２１の各表示素子に周波数が
掃引された交番電圧を印加するようにしたので、表示を
多数回繰り返しても、表示面に粒子が貼り付いた状態が
発生せず、表示の色むらの発生を効果的に抑制すること
ができる。

【００６２】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。実施例１図１（ａ）に示すような画像表示板を、透明基板１とし
てガラス基板を用い、対向基板２としてエポキシ板を用
い、表示電極３をＩＴＯ電極とし、対向電極４を銅電極
として作製した。各電極３、４の表面には、付着防止と
電荷漏洩防止のために、絶縁性のシリコーン樹脂を約１
μｍの厚さにコートした。負帯電性粒子５として電子写
真用黒色重合トナー（平均粒径８μｍの球形、表面電荷
密度−５０μＣ／ｍ^２、上記０．３秒後の表面電位４５
０Ｖ）を用いた。正帯電性粒子６としては、白色顔料に
酸化チタンを用い、荷電制御剤に４級アンモニウム塩系
化合物を用いて、スチレンアクリル樹脂の重合粒子を作
製した（平均粒径８μｍの球形、表面電荷密度＋４５μ
Ｃ／ｍ^２、上記０．３秒後の表面電位５００Ｖ）。粒子
の帯電は、両粒子を等量混合撹拌して摩擦帯電により行
った。表示面の面積を５０ｍｍ×５０ｍｍ、隔壁７の高
さを２００μｍとして、粒子の充填量（体積占有率）
は、空間の６０％とした。

【００６３】かかる画像表示板の各表示素子の表示電極
に−１００Ｖ、対向電極に＋１００Ｖの直流電圧を印加
すると、正帯電性粒子６は表示電極３側に飛翔して付着
し、負帯電性粒子５は対向電極４側に飛翔して付着し、
画像表示板は白色に表示された。次に、印可する電圧の
極性を逆にすると、負帯電性粒子５は表示電極３側に飛
翔して付着し、正帯電性粒子６は対向電極４側に飛翔し
て付着し、画像表示板は黒色に表示された。

【００６４】電圧印加に対する応答時間を測定したとこ
ろ、１ｍｓｅｃであった。また、画像表示後に電圧印加
を停止して１日間放置したところ、表示は保たれてい
た。

【００６５】また、図１（ａ）に示す状態から、電圧の
極性を切り替えて、図１（ｂ）と図１（ｃ）との繰り返
しである表示サイクルを５０回行なった後に、電極間に
５００Ｈｚ〜５０ＫＨｚで掃引した振幅２００Ｖの正弦
波交番電圧を印加するようにして、表示サイクルを合計
１万回実施したところ、電極に対する粒子の貼り付きは
起こらず、表示の色むらの発生は見られなかった。

【００６６】比較のために、上記と同様な表示板を用い
た同様な実験において、図１（ｂ）と図１（ｃ）との繰
り返しである表示サイクルのみを行なった。この場合
は、表示サイクルを１００回行った時点で、電極に対す
る粒子の貼り付きが見られ、表示の色むらの発生が見ら
れた。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、粒子に直接的に電界を与えてクーロン力など
により粒子を飛翔移動させる乾式で画像を表示するので
応答速度を速くできると共に、液晶表示素子における配
向膜や偏光板等が不要であることから、構造が単純で、
低コストかつ大画面にでき、しかも画像表示の駆動の合
間に、電極対間に交番電圧発生手段からの周波数が掃引
された交番電圧を印加する簡単かつ安価な構成で、表示
を多数回繰り返しても、表示面に粒子が貼り付いた状態
が発生せず、表示の色むらの発生を効果的に抑制するこ
とができ、安定性に優れた画像表示装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の画像表示
装置に用いる画像表示板の表示素子の一例とその表示駆
動原理を示す図である。

【図２】粒子の表面電位の測定要領を示す図である。

【図３】本発明による画像表示装置の一実施の形態の
概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１透明基板２対向基板３表示電極４対向電極５負帯電性粒子６正帯電性粒子７隔壁２１画像表示板２２ドライブ回路２３交番電圧発生回路２４制御回路

フロントページの続き (72)発明者薬師寺学東京都小平市小川東町３−２−６ (72)発明者北野創東京都小平市小川東町３−５−５ (72)発明者増田善友東京都羽村市神明台３−５−28 (72)発明者川越隆博埼玉県所沢市青葉台1302−57 Ｆターム(参考） 5C080 AA16 DD30 EE31 JJ02 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な２枚の基板の間
に、色および帯電特性の異なる２種類の粒子を封入し、
基板上に設けた電極からなる電極対から上記粒子に表示
画像に応じて電界を与えることにより、粒子を飛翔移動
させて画像を表示する画像表示板を具備した画像表示装
置であって、周波数が掃引された交番電圧を発生する交番電圧発生手
段を有し、上記画像表示板に画像を表示する合間に、上
記電極対間に上記交番電圧発生手段からの交番電圧を印
加するよう構成したことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】上記交番電圧は、周波数の掃引範囲が１
０Ｈｚ〜１００ＫＨｚの範囲内にあり、振幅が１Ｖ〜５
００Ｖであることを特徴とする請求項１に記載の画像表
示装置。
【請求項３】上記粒子の平均粒径が０．１μｍ〜５０
μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の
画像表示装置。
【請求項４】上記粒子の表面電荷密度が絶対値で５〜
１５０μＣ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１〜３
のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項５】上記粒子は、その表面と１ｍｍの間隔を
もって配置されたコロナ放電器に、８ＫＶの電圧を印加
してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合に、
０．３秒後における表面電位の最大値が３００Ｖより大
きい粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の画像表示装置。
【請求項６】上記２種類の粒子の色が白色および黒色
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に
記載の画像表示装置。
【請求項７】上記画像表示板は、隔壁により互いに隔
離された１つ以上の表示素子を有することを特徴とする
請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置。